Ekrany dotykowe znikną za 10 lat?

Często mówi się o wyczerpywaniu się zasobów naturalnych Ziemi. Zazwyczaj są to paliwa kopalne, takie jak ropa naftowa, ponieważ na nich opiera się pozyskiwanie energii. Ludzie wydobywają i wykorzystują jednak całą gamę różnych substancji. Jedną z takich substancji, kluczową dla dzisiejszej technologii jest ind. Sam z siebie nie jest tak użyteczny, jako tlenek indu i cyny (ITO – idium tin oxide) tworzy podstawę budowy dzisiejszych ekranów dotykowych. Naukowcy z USA oszacowali obecne rezerwy indu na 16 tysięcy ton, ale jeśli podzielimy to przez obecne zapotrzebowanie, otrzymamy wynik sugerujący, że starczą one na około 10 lat. Zapewne znajdą się jeszcze jakiś złoża, ale zapotrzebowanie na ind stale rośnie.

Co jest takiego szczególnego w ITO, że jest on używany prawie w każdym ekranie dotykowym? Jego dwie właściwości: jest przezroczysty i przewodzi prąd. Dzięki temu jest obecny w większości urządzeń, które w jakiś sposób manipulują światłem, np. w płaskich ekranach każdy piksel jest włączany i wyłączany przez parę elektrod z ITO, a w cienkich ogniwach słonecznych podobne elektrody wytwarzają energię elektryczną.

Ekrany dotykowe są kolejnym przykładem zastosowania ITO. W ekranach oporowych wykryte zostaje zetknięcie dwóch warstw ITO. Natomiast w ekranach pojemnościowych wykorzystuje się to, że palec jest przewodnikiem i mierzy się pojemność elektryczną na pojedynczej warstwie.

Czy mamy się powoli żegnać z dotykowymi ekranami? Istnieją przecież inne technologie ich budowy. Można użyć światła podczerwonego, czy fali akustycznej, ale są to technologie mało przyjazne urządzeniom mobilnym. 10 lat to jednak sporo czasu. W tym okresie na pewno można znaleźć nowe źródła indu. Jednak problemy zaczynają się już teraz. Chiny, które posiadają prawie połowę światowych zasobów indu, już zaczynają ograniczać jego eksport.

Rozwiązaniem może być to, co próbuje się zastosować w przypadku ropy, czyli znaleźć jakiś zamiennik. Kandydatów na zastąpienie ITO jest kilku, ale jak to zwykle bywa z każdym jest jakiś problem.

Przewodzące polimery zostały odkryte w 1970 roku. Działają jak molekularne przewody. Górują nad ITO pod względem plastyczności. Jednak ich obróbka jest trudna jak przysłowiowe znalezienie igły w stogu siana. Nie można ich stopić bez zmiany ich właściwości. Nie można ich też rozpuścić, a jeśli dodamy substancje, które to umożliwią, stracą swoje właściwości przewodzące. Dopiero w lutym tego roku udało się znaleźć dodatek, który rozpuszcza polimery i zakłóca ich wzajemną interakcje, która utrudnia przewodnictwo prądu. Do rozwiązania pozostaje jeszcze problem trwałości. Polimery są podatne na działanie tlenu z powietrza i światła ultrafioletowego, co na razie dyskwalifikuje ich użycie.

Węgiel to taki chemiczny kameleon. Normalnie jest czarny jak noc, ale przy małej skali staje się przezroczysty. Tegoroczna nagroda Nobla z fizyki trafiła do twórców grafenu, czyli tafli zbudowanej z pojedynczych atomów węgla. Przepuszcza 90% światła i jest doskonałym przewodnikiem. Jego cena jest na razie kosmiczna. Nadzieje wiąże się z nanorurkami węglowymi, które są grafenem zwiniętym w rulon. Ich dostępność jest lepsza niż samego grafenu, a posiadają podobne właściwości. Problemem jest zrobienie z nich odpowiedniej sieci, po której będą przemieszczały się elektrony. Same nanorurki bardzo dobrze przewodzą prąd, ale bez połączenia z innymi nanorurkami, nie ma mowy o przepływie prądu. Naukowcy pracują nad kilkoma pomysłami, ale ciągle jest to nowa dziedzina, więc efektów będziemy mogli się spodziewać zapewne za kilka lat.

Nie wszyscy jednak uważają nanorurki za rozwiązanie. W Dublinie we współpracy z Hewlett-Packard prowadzi się badania nad metalowymi nanoprzewodami, które po dotknięciu wyginały się i umożliwiały transfer elektronów między sobą. Eksperymenty ze srebrem wykazały, że ma ono bardzo podobne właściwości do ITO, a do tego jest bardziej plastyczne. Dostępność srebra jest całkiem niezła, ale pozostaje kwestia ceny. Srebrne nanoprzewody są dzisiaj około dziesięć razy droższe niż ITO, a korzystanie z tańszych metali nie zapewnia wystarczającej przepuszczalności światła. W pewnym momencie może się jednak okazać, że ceny indu będą znacznie wyższe niż srebra.

10 lat to dla obecnych technologii czas porównywalny do stulecia dla ludzi. W tym czasie musi się jednak odbyć przełom w używanych materiałach. W przeciwnym wypadku może nas czekać krok wstecz. Kandydatów na zajęcie miejsca ITO jest wielu. Każdy ma jeszcze swoje wady, ale także sztab naukowców pracujących nad ich wyeliminowaniem. Trudno przewidywać, co przyniesie przyszłość. Jest jednak pewne, że przyniesie zmiany.